El cerebro fosilizado ‘increíble’ de 500 millones de años de antigüedad impulsa el replanteamiento de la evolución de los insectos y las arañas

Stanleycaris hirpex. Crédito: Sabrina Cappelli © Museo Real de Ontario

El antiguo depredador radiodonte de tres ojos revela información clave sobre la evolución del plan corporal de los artrópodos.

Nueva investigación basada en un depósito fósil que contiene el cerebro y el sistema nervioso de un depredador marino de 500 millones de años de Burgess Shale. stanleycaris descubierto por el Museo Real de Ontario (ROM). Pertenece a una antigua rama extinta del árbol evolutivo de artrópodos llamado Radiodonta, stanleycaris parientes lejanos de los insectos y las arañas modernos. Estos resultados arrojan luz sobre la evolución del cerebro, la visión y la estructura de la cabeza en los artrópodos.

«Los detalles son tan claros que es como si estuviéramos mirando a un animal que murió ayer».

– jose moysiuk

Los hallazgos se publicaron en un artículo de investigación publicado el 5 de julio de 2022 en la revista «La neuroanatomía fósil de un radiodonte de tres ojos informa el origen de la cabeza y la segmentación de los artrópodos». Biología actual.

Un par de especímenes fósiles de Stanleycaris hirpex, espécimen ROMIP 65674.1-2. Crédito: Foto de Jean-Bernard Caron, © Museo Real de Ontario

Los científicos están más entusiasmados con lo que hay dentro stanleycariscabeza. Los restos de cerebro y nervios aún se conservaban en 84 de los fósiles 506 millones de años después.

«Aunque los cerebros fósiles del período Cámbrico no son nada nuevo, este descubrimiento se destaca por su asombrosa calidad de conservación y gran cantidad de especímenes», dijo el autor principal del estudio, Joseph Moysiuk, de la Universidad de Toronto (U of T). Estudiante de doctorado en Ecología y Biología Evolutiva con sede en el Museo Real de Ontario. “Incluso podemos distinguir detalles finos como los centros de procesamiento visual que sirven a los ojos grandes y las vías nerviosas que van a los apéndices. Los detalles son tan claros, como si estuviéramos mirando a un animal que murió ayer».

Animación giratoria de Stanleycaris hirpex, incluida la transparencia para mostrar los órganos internos. Crédito: Animación de Sabrina Cappelli © Museo Real de Ontario

Nuevos fósiles muestran que el cerebro stanleycaris Constaba de dos partes: el cerebro anterior asociado con los ojos y el cerebro anterior con garras frontales.

«Concluimos que la cabeza y el cerebro bipartitos tienen raíces profundas en el linaje de los artrópodos, y que su evolución probablemente precedió al cerebro de tres segmentos que caracteriza a todos los miembros vivos de este diverso filo animal», agregó Moysyuk.

En los artrópodos modernos, como los insectos, el cerebro consta de un cerebro anterior, un deítomo y un cerebro anterior. Si bien la diferencia en un segmento puede no parecer gran cosa, en realidad tiene profundas implicaciones científicas. Debido a que se pueden encontrar copias repetidas de muchos órganos de artrópodos en sus cuerpos segmentados, es importante descubrir cómo se dibujan los segmentos entre especies para comprender cómo se han diversificado estas estructuras dentro del grupo.

«Estos fósiles son como la piedra de Rosetta, que ayudan a vincular las características de los radiodontes y otros artrópodos fósiles tempranos con sus contrapartes en los grupos sobrevivientes».

Reconstrucción de una pareja de Stanleycaris hirpex; la transparencia exterior del individuo superior se aumenta para mostrar los órganos internos. El sistema nervioso se muestra en beige claro, el sistema digestivo en rojo oscuro. Crédito: Ilustración de Sabrina Cappelli © Museo Real de Ontario

Además de su par de ojos acechados, stanleycaris tenía un gran ojo central en la parte delantera de la cabeza, una característica nunca antes vista en un radiodonte. “Tener un enorme tercer ojo stanleycaris fue inesperado Destaca que estos animales se veían aún más extraños de lo que pensábamos, pero también muestra que los primeros artrópodos ya habían desarrollado sistemas visuales complejos, como muchos de sus parientes modernos», dice el Dr. Jean-Bernard Caro, ROM Head Richard Ivey. Curador de Paleontología de Invertebrados y Supervisor Científico de Moysiuk Ph.D. «Dado que la mayoría de los radiodontes se conocen solo a partir de piezas dispersas, este descubrimiento es un importante avance para comprender cómo se veían y cómo vivían», agregó Caron, quien también es profesor asociado en el Departamento de Conservación de la Universidad. Evolución y Ciencias de la Tierra.

Resumen de un artículo que muestra la interpretación del sistema nervioso de los fósiles de Stanleycaris y las implicaciones para comprender la evolución del cerebro de los artrópodos. El cerebro se muestra en rojo y los cordones nerviosos en púrpura. Crédito: Foto de Jean-Bernard Caron © Museo Real de Ontario

Durante el período Cámbrico, los radiodontes incluían algunos de los animales más grandes, conocidos por su «extraña maravilla». Anomalocaris alcanzando una longitud de al menos 1 metro. no más de 20 cm, stanleycaris era pequeño para su grupo, pero en un momento en que la mayoría de los animales no crecían más que un dedo humano, habría sido un depredador impresionante. stanleycarisLos sofisticados sistemas sensoriales y nerviosos le permiten seleccionar con eficacia pequeñas presas en la oscuridad.

Reconstrucción de Stanleycaris hirpex. Crédito: Arte de Sabrina Cappelli © Museo Real de Ontario

Con grandes ojos compuestos, una boca circular de aspecto monstruoso llena de dientes, garras delanteras con una impresionante masa de espinas y un cuerpo ágil y segmentado con aletas flotantes a lo largo de sus lados, stanleycaris sería materia de pesadillas para cualquier pequeño habitante del fondo que tuviera la mala suerte de cruzarse en su camino.

Acerca de Burgess Shale

Para este estudio, Moysyuk y Caron examinaron una colección inédita de 268 especímenes; stanleycaris. La mayoría de los fósiles se recolectaron en las décadas de 1980 y 1990 de capas de roca en el famoso sitio de Burgess Shale Walcott Quarry en el Parque Nacional Yoho, BC.

Los sitios de fósiles de Burgess Shale están ubicados en los Parques Nacionales Yoho y Kootenai y son administrados por Parks Canada. Parks Canada se enorgullece de trabajar con investigadores científicos líderes para ampliar el conocimiento y la comprensión de este importante período en la historia de la Tierra y compartir estos lugares con el mundo a través de visitas guiadas galardonadas. Burgess Shale fue designado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO en 1980 debido a su excepcional valor universal y ahora forma parte del sitio más grande del Patrimonio Mundial de los Parques de las Montañas Rocosas de Canadá.

fósiles de stanleycaris Una nueva exhibición de fósiles de Burgess Shale está abierta al público Galería Willner Madge, amanecer de la vida en ROM.

Referencia. «Un radiodonte de tres ojos con una neuroanatomía fósil informa el origen de la cabeza y la segmentación del artrópodo» Por Joseph Moysiuk y Jean-Bernard Caron, 8 de julio de 2022 Biología actual.
DOI: 10.1016/j.cub.2022.06.027

El principal apoyo financiero para la investigación provino del Consejo Nacional de Investigación de Ciencias e Ingeniería de Canadá a través de una beca de posgrado Vanier Canada para Moysiuk y una Discovery Grant (no. 341944) para Caron.